運行中雙孔污水箱涵修復技術

白占偉

（上海市城市排水有限公司，上海市 200233）

0 引言

隨著一系列大型污水輸送干管工程的陸續建設，上海市中心城區的污水輸送干管的框架網絡已經基本形成。

建成的污水輸送干管隨著運行年限的增加，不可避免出現了一定程度的損壞。傳統的管道修復方式均需采取水泵調水或敷設臨管等臨時排水措施，將待修復的管道完全斷水，停止使用后實施修復。為保障城市污水輸送，保證城市生活正常運行，日輸送污水量在幾十萬至上百萬立方米不等的干管，不可能通過采取臨排措施在完全停止使用的情況下來對損壞的部位進行修復。因此，大型污水干管如何在不影響正常運行的情況下來實施修復，是排水從業者面臨的亟待解決的問題。

圖1 中隔墻伸縮縫涌流狀滲漏

1 工程簡介

上海市某段污水輸送老箱涵為2-3 300 mm×3 300 mm的雙孔箱涵，鋼筋混凝土結構，每25 m設一伸縮縫，接口為上下企口式結構，全長約4.7 km。自1999年建成投入使用后，始終是北孔箱涵運行，南孔箱涵未啟用，處于空置的狀態。

2012年，對該段雙孔老箱涵未投入運行的南孔箱涵的狀況分兩段進行了調查。第一段為“提升泵站—陳春港”，長約150 m，調查發現，在正常運行時，雖然一直是北孔單箱涵運行，但南孔箱涵卻也一直處于滿水狀態，且有兩條伸縮縫所處位置的地面經常出現污水冒溢現象。通過降低南孔箱涵水位，安排潛水員進入南孔箱涵內部進行調查，發現箱涵的結構強度情況尚好，但個別伸縮縫出現涌流、瀑布狀飛濺等嚴重滲漏現象（見圖1、圖2）。經潛水員對150 m的8條伸縮縫處水深的測量結果，水深最深處和最淺處的水深相差885 mm（見圖3）。據現場情況初步分析，該150 m段箱涵由于地面起伏較大的超限綠化覆土，導致箱涵的不均勻沉降，引起伸縮縫的拉開破壞，以致發生滲漏，并對基底產生不良影響，從而加劇沉降的發生，使伸縮縫的張口進一步擴展，使其發生較大滲漏。第二段為“陳春港—連通管”，長約4.5 km，調查發現，除個別伸縮縫出現輕微滲水外，箱涵的內壁、伸縮縫情況均較好。

圖2 中隔墻伸縮縫瀑布狀滲漏

圖3 老箱涵（提升泵站—陳春港）約150 m箱涵沉降情況示意圖

鑒于上述調查，發現箱涵存在不均勻沉降，部分伸縮縫滲漏嚴重，必須對箱涵進行針對性的修復。第一段的150 m箱涵是此次修復的重點，第二段的4.5 km箱涵整體情況較好，主要進行清淤以及滲水伸縮縫和內壁腐蝕處的修復。

2 技術難點

要對上述調查所發現的損壞實施修復，需解決以下技術難點。

（1）如何在不停止運行的情況下開展修復工作。該污水輸送老箱涵設計規模為旱季160.58 m3/d，雨季33.44 m3/s，污水提升泵站高位井設計最高水位14.4 m。目前，北孔單箱涵的實際每天污水輸送量為7～12 m3/s，提升泵站出水高位井運行水位在7～10 m。如此大的污水輸送量，不可能在完全停止運行的情況下對箱涵的損壞部位實施修復。

（2）如何獲得相對較好的修復工作環境，以保證修復的質量。目前雖是北孔單箱涵運行，但由于中隔墻幾處伸縮縫嚴重滲漏，使得南孔箱涵也基本一直處于滿水狀態。在此種情況下，如何才能在首先進行修復工作的南孔箱涵得到相對干燥的工作環境，以保證修復工作的順利開展，并獲得較好的修復質量。

（3）針對發生滲漏的伸縮縫，如何既能達到堵漏的目的，又要具有抗污水腐蝕性能，同時使該伸縮縫仍保持一定的柔性。

（4）對已發生較大不均勻沉降的第一段約150 m箱涵，如何防止進一步沉降。

3 施工工藝流程

針對上述技術難點，制定了如圖4所示的箱涵修復施工工序流程。

圖4 箱涵修復施工工序流程

（1）通過運行切換，逐次對各孔箱涵實施修復。

將本次老箱涵修復分三個階段進行。第一階段：北孔箱涵運行，實施南孔箱涵修復；第二階段：提升泵站出水切換至南孔箱涵，南孔箱涵運行，實施北孔箱涵修復；第三階段：箱涵底部土體加固。如此，充分利用了雙孔箱涵的優勢，通過運行切換，逐次對各孔箱涵實施修復，能夠不影響污水的正常輸送。

（2）南北箱涵同時開孔，兩側潛水員同時對中隔墻進行水下臨時封堵。

第一階段南孔箱涵修復是本次修復的重中之重。為防止北孔箱涵運行的污水不斷通過中隔墻滲漏的伸縮縫進入南孔箱涵，采取以下措施：首先，在臨近滲漏嚴重的伸縮縫的南北孔箱涵頂部砌筑臨時壓力井，安裝壓力井蓋板（水壓試驗要滿足運行壓力要求），并通過運行配合將箱涵內水位降低到頂板下0.5 m后在箱涵頂部開孔，如圖5所示。其次，在污水量較小的夜間，通過運行配合，上游減量化運行，下游加大輸送量以降低箱涵內水位，由兩名潛水員通過南北兩側的臨時壓力井進入箱涵內部，利用水下堵漏材料（膨脹水泥、石棉、工程膠水等按一定比例混合調整而成）同時對臨近的中隔墻伸縮縫進行臨時封堵，如圖6所示，封堵完成后，運行的北孔箱涵的污水將不會再進入南孔箱涵。最后，由潛水員對南孔箱涵進行清淤、通風，并徹底清理，如此就能達到相對較好的修復工作環境。

圖5 南、北箱涵頂部砌筑的臨時壓力井

圖6 潛水員即將下井進行水下封堵

圖7 “Ω”型橡膠止水帶詳圖（單位：mm）

（3）在箱涵內壁滲漏的伸縮縫處外貼橡膠止水帶。

外貼止水帶為兩側帶鋸齒的“Ω”型橡膠止水帶（材質為氯丁橡膠）、不銹鋼壓條以及不銹鋼化學螺栓的組合（如圖7所示），其中橡膠止水帶的“Ω”隆起部位的長度可根據伸縮縫變形張開后的實際寬度進行適當調整。橡膠止水帶的鋸齒部位在不銹鋼化學螺栓和不銹鋼壓條的擠壓下具有更好的水密性；氯丁橡膠和不銹鋼均具備較強的抗污水腐蝕性能，“Ω”隆起部位既保證了伸縮縫具有一定的柔性，又為伸縮縫可能發生的進一步變形發展預留了一定余地。滲漏的伸縮縫完成外貼橡膠止水帶后如圖8所示。

圖8 伸縮縫完成外貼止水帶封堵后

（4）對發生較大不均勻沉降的第一段約150 m箱涵底部土體進行加固，防止進一步沉降。采取對該段箱涵8條伸縮縫處兩側各3 m范圍內的底部土體進行加固，在箱涵兩側為兩排φ800的高壓旋噴樁（搭接200），箱涵底板下為三排斜打的壓密注漿樁（如圖9所示）。在土體加固過程中，要求作業人員要嚴格控制壓力，并密切關注箱涵頂部標高的第三方監測數據，防止箱涵的隆起或位移。

在南孔箱涵修復完成后，北孔箱涵單孔運行的3個月里，所堵漏修復的部位一直承受北孔箱涵運行時的7～10 m的水位壓力，未再出現任何滲水現象。說明修復取得了成功。

4 結語

通過上海市某段污水輸送老箱涵的修復，對運行中的大型雙孔污水箱涵的修復進行了嘗試，并取得了較好的修復效果。

（1）充分利用雙孔箱涵的優勢，通過運行切換，逐次對各孔箱涵實施修復，能夠做到不影響污水的正常輸送。另外，通過本次修復工程的實施也能看出，在大型污水輸送干管的建設中采用雙管模式，既能提高運行的安全性，也將為后續維修工作帶來極大方便。

（2）通過依次進行砌筑臨時壓力井、箱涵頂部開孔、潛水員水下封堵等，對雙孔箱涵發生較大滲漏的中隔墻伸縮縫進行水下封堵，將待修復的一孔箱涵與運行中的另一孔箱涵完全隔離，獲得相對較好的作業環境，使修復工作能順利開展并保證修復的質量。但水下封堵工作具有較大的安全風險，實施前必須制定詳細的方案、相應的應急預案以及與運行部門的信息溝通機制，在各項安全防護措施均到位后方能進行，實施過程中要保持與運行部門的信息通暢。

（3）在本體結構強度尚好的情況下，采用兩側帶鋸齒的“Ω”型橡膠止水帶、不銹鋼壓條、不銹鋼化學螺栓組合的外貼止水帶，對大口徑排水管道或箱涵中滲漏的伸縮縫進行封閉修復，堵漏效果較好，且滿足抗污水腐蝕的性能要求，并使伸縮縫具有一定的柔性。

（4）在外部對箱涵底部土體進行加固，可以有效防止箱涵的進一步沉降。相對在箱涵內鉆孔向外注漿的方式，可以不用破壞箱涵的結構，但在土體加固過程中，要結合第三方監測做好壓力的控制，防止箱涵的隆起或位移。

圖9 箱涵底部土體加固布置圖（單位：mm）